一種自驅(qū)動(dòng)高速肖特基結(jié)近紅外光電探測(cè)器及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自驅(qū)動(dòng)高速肖特基結(jié)近紅外光電探測(cè)器及其制備方法，其特征在于：在n型GaAs基底上覆蓋一層超薄的鈍化層，將石墨烯轉(zhuǎn)移到覆蓋鈍化層的n型GaAs基底上，實(shí)現(xiàn)基于石墨烯/鈍化層/n型GaAs肖特基結(jié)的光電二極管，再通過(guò)電極引線外接，即可完成自驅(qū)動(dòng)高速近紅外光電探測(cè)器的制備。本發(fā)明中的近紅外光電探測(cè)器使用透過(guò)率非常高石墨烯，增加了光的透光率，提高了光的響應(yīng)度；通過(guò)在石墨烯和n型GaAs之間加上一層超薄的鈍化層，減小了暗電流噪聲，大大縮短了響應(yīng)時(shí)間；本發(fā)明中的近紅外探測(cè)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本很低、響應(yīng)速度快、開關(guān)比大、暗電流噪聲小、以及探測(cè)率高等優(yōu)點(diǎn)，具有很大的市場(chǎng)應(yīng)用潛力。
【專利說(shuō)明】一種自驅(qū)動(dòng)高速肖特基結(jié)近紅外光電探測(cè)器及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種自驅(qū)動(dòng)高速肖特基近紅外光電探測(cè)器及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]紅外探測(cè)器是可以接收紅外波段的光信號(hào)，并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的半導(dǎo)體器件。紅外探測(cè)器廣泛應(yīng)用于軍事、氣象、工業(yè)、農(nóng)業(yè)和林業(yè)、環(huán)境科學(xué)、公安保障以及醫(yī)療診斷等方面。
[0003]1800年Herschel發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)光譜中的紅外線時(shí)所用的涂黑水銀溫度計(jì)為最早的紅外探測(cè)器，隨著實(shí)驗(yàn)和理論的發(fā)展，新的紅外探測(cè)器件不斷涌現(xiàn)。紅外光電探測(cè)器的誕生可以追溯到1873年，英國(guó)的W.Smith發(fā)現(xiàn)硒(Se)具有光電導(dǎo)效應(yīng)。光電探測(cè)器所采用的材料有PbS、PbTe, PbSe, InSb, HgCdTe, CdZnTe, CaAs等，主要為一些窄禁帶半導(dǎo)體材料。
[0004]傳統(tǒng)的紅外光電探測(cè)器由于需要高溫退火、擴(kuò)散，需貴重金屬真空沉積，且部分金屬有劇毒和致癌性，因此從制備工藝以及經(jīng)濟(jì)環(huán)保的角度考慮都需要對(duì)傳統(tǒng)光電探測(cè)器做進(jìn)一步的改進(jìn)。而肖特基探測(cè)器制作相對(duì)簡(jiǎn)易，不存在高溫?cái)U(kuò)散過(guò)程，并且暗電流低、響應(yīng)度大、寄生電容小，響應(yīng)較快的探測(cè)器。
[0005]GaAs是一種非常重要的半導(dǎo)體材料，它在室溫下的直接禁帶寬度為1.42eV，在光電子器件應(yīng)用方面是非常有前景的材料。相比其他器件，砷化鎵器件的工作頻率最高可達(dá)100GHz，具有更寬的溫度特性和更好的抗輻射能力，易于實(shí)現(xiàn)微電子和光電子的結(jié)合。因此，GaAs器件在移動(dòng)通訊、光纖通信、超高速計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化控制以及武器裝備等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
[0006]石墨烯(Graphene)是一種由碳原子組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，是只有一個(gè)碳原子厚度的材料。石墨烯具有非常獨(dú)特的電學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、力學(xué)等特性:單層石墨烯的載流子具有很高的遷移率，常溫下其電子遷移率超過(guò)15000cm2/V.s，比硅的遷移率高10多倍，是替代硅的制造超微型晶體管首選材料；電阻率比銅或銀低，電阻率只約為IO-6 Ω.cm，是目前世界上電阻率最小的材料；石墨烯透明度非常高，單層石墨烯的光透過(guò)率達(dá)到97.7% ;石墨烯具有非常好的導(dǎo)熱性能，導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300W/m.Κ，高于碳納米管和金剛石；石墨烯的力學(xué)性能非常好，被認(rèn)為是最堅(jiān)硬的材料。目前已實(shí)現(xiàn)了基于石墨烯的超高容量和能快速充電的電池，寬帶無(wú)線混頻器，超高速光調(diào)制器以及石墨烯觸摸面板等。當(dāng)前對(duì)于石墨烯的研究主要集中于大規(guī)模石墨烯的轉(zhuǎn)移及其集成器件應(yīng)用。
[0007]若將石墨烯與砷化鎵結(jié)合制備近紅外光電探測(cè)器，即可以利用砷化鎵對(duì)近紅外光的靈敏性，又可以結(jié)合石墨烯的低電阻率、高透光率等優(yōu)異特性，還可以在他們之間加上一層很薄的鈍化層使得暗電流噪聲減小和響應(yīng)速度有明顯的提高。但是目前為止，基于石墨烯/鈍化層/砷化鎵的近紅外光電探測(cè)器還未見報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，并充分利用石墨烯這一新型二維納米材料的優(yōu)異特性和利用鈍化層鈍化的方法，提出一種制備工藝簡(jiǎn)單、成本很低的石墨烯/鈍化層/砷化鎵肖特基高速紅外光電探測(cè)器，該探測(cè)器可以應(yīng)用于近紅外光的檢測(cè)，暗電流噪聲小，靈敏度高，響應(yīng)速度快，開關(guān)比大。
[0009]本發(fā)明為解決技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案:
[0010]本發(fā)明自驅(qū)動(dòng)高速肖特基結(jié)近紅外光電探測(cè)器，其特點(diǎn)在于:以η型GaAs基底作為所述近紅外探測(cè)器的基區(qū)，在所述η型GaAs基底的背面蒸鍍有η型GaAs基底電極；在所述η型GaAs基底的正面蒸鍍有鈍化層；在所述鈍化層表面蒸鍍有絕緣層，所述絕緣層的面積為所述鈍化層面積的1/2到2/3 ;在所述絕緣層上蒸鍍有石墨烯電極，所述石墨烯電極的邊界不超出所述絕緣層的邊界；在所述石墨烯電極上轉(zhuǎn)移有石墨烯，所述石墨烯一部分與石墨烯電極接觸，剩余部分與所述鈍化層上未覆蓋絕緣層的部分接觸，所述石墨烯的邊界不超出所述鈍化層的邊界，所述石墨烯與石墨烯電極為歐姆接觸。
[0011]優(yōu)選的，所述鈍化層以鋁為材料，所述鈍化層的厚度為2nm-6nm。
[0012]絕緣層的面積為鈍化層面積的1/2到2/3，即可以在鈍化層和石墨烯電極之間起到很好的絕緣效果，保證后期石墨烯可以與位于絕緣層上的石墨烯電極有良好的歐姆接觸，又有充足的面積以保證后期石墨烯能與未被絕緣層覆蓋的鈍化層充分接觸，使所制備的探測(cè)器具備最穩(wěn)定最優(yōu)越的性能。
[0013]優(yōu)選的，所述絕緣層與所述石墨烯電極為U型結(jié)構(gòu)。一方面石墨烯與U型結(jié)構(gòu)的三邊電極都接觸，使得石墨烯與電極的接觸更好，能更好的采集載流子；另一方面，石墨烯采用的是濕法轉(zhuǎn)移，在轉(zhuǎn)移過(guò)程中很容易在石墨烯與鈍化層之間夾有一層水份，若采用U型結(jié)構(gòu)，在烘干的過(guò)程中放在斜面上，水份會(huì)沿著U型缺口的部分流出蒸發(fā)，如果水份蒸發(fā)不出來(lái)容易產(chǎn)生氣泡損害石墨烯。
[0014]優(yōu)選的，所述絕緣層以氧化鋁、氮化硅或者氧化鉿為材料，所述絕緣層的厚度為30_500nmo
[0015]所述石墨烯電極為Ag電極、Au電極或In電極，所述石墨烯電極的厚度為50_100nm。
[0016]所述η型GaAs基底電極為厚度為100_300nm的Ag電極、In電極或Ag/Sn合金電極。
[0017]所述石墨烯為單層或多層。
[0018]所述η型GaAs基底采用厚度為350 μ m、電阻率為1.91?1.33 ΧΙΟ—3 Ω.cm的η型GaAs單晶基片。
[0019]本發(fā)明自驅(qū)動(dòng)高速肖特基結(jié)近紅外光電探測(cè)器的制備方法，其特點(diǎn)在于按如下步驟進(jìn)行:
[0020]a、將η型GaAs單晶基片依次用丙酮超聲10分鐘、酒精超聲10分鐘、去離子沖洗3-5次后，放入由IOOml濃度為20被％的(NH4)2S水溶液和IOOml異丙醇組成的混合溶液中浸泡30-60分鐘，用氮?dú)鈽尨蹈?，獲得η型GaAs基底；
[0021]b、利用電子束鍍膜工藝在η型GaAs基底的正面蒸鍍鈍化層；
[0022]C、利用磁控濺射鍍膜工藝在鈍化層表面蒸鍍絕緣層；
[0023]d、利用電子束鍍膜工藝在所述絕緣層表面蒸鍍石墨烯電極，所述的石墨烯電極的邊界不超出所述絕緣層的邊界；
[0024]e、利用電子束鍍膜或熱蒸發(fā)鍍膜在η型GaAs基底的背面蒸鍍?chǔ)切虶aAs基底電極；
[0025]f、利用濕法轉(zhuǎn)移或干法轉(zhuǎn)移在石墨烯電極上轉(zhuǎn)移石墨烯，使石墨烯一部分搭在石墨烯電極上，剩余部分搭在鈍化層上即得自驅(qū)動(dòng)高速肖特基結(jié)近紅外光電探測(cè)器。
[0026]鈍化層在GaAs和石墨烯的能帶之間產(chǎn)生了缺陷能級(jí),形成新的復(fù)合中心。一方面加快了載流子的復(fù)合速率，減小了載流子的壽命，從而顯著的提高了器件的響應(yīng)速度；另一方面減小了肖特基結(jié)暴露在光源下的泄漏電流，從而減小了暗電流噪聲。
[0027]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)為:
[0028]1、本發(fā)明中將石墨烯與砷化鎵結(jié)合制備近紅外光電探測(cè)器，即可以利用砷化鎵對(duì)近紅外光的靈敏性，又可以結(jié)合石墨烯的低電阻率、高透光率等優(yōu)異特性，探測(cè)器對(duì)于近紅外光有很大的吸收率；
[0029]2、本發(fā)明中在石墨烯與砷化鎵之間加上一層厚度為2_6nm的鋁，納米級(jí)別的鋁極易氧化成鋁的氧化物，在石墨烯和砷化鎵之間形成鈍化層，大大提高了此探測(cè)器的響應(yīng)速度、開關(guān)比，同時(shí)減小了暗電流噪聲；
[0030]3、本發(fā)明中以石墨烯/鈍化層/n型GaAs結(jié)構(gòu)形成肖特基結(jié)近紅外光電探測(cè)器，在不需要外加電壓的情況下就可以穩(wěn)定工作，不需要消耗電能，更加節(jié)省能源，電路設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)化；
[0031]4、本發(fā)明的肖特基結(jié)近紅外光電探測(cè)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制備工藝簡(jiǎn)明，成本低且環(huán)保、安全，可應(yīng)用實(shí)際生產(chǎn)中。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1為本發(fā)明自驅(qū)動(dòng)高速肖特基結(jié)近紅外光電探測(cè)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1三個(gè)樣品在近紅外光照下的1-V特性曲線；
[0034]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1三個(gè)樣品在有無(wú)光條件下的時(shí)間響應(yīng)圖；
[0035]圖4為本發(fā)明實(shí)施例1樣品2在IKHz和IMHz的脈沖激光下的光響應(yīng)曲線；
[0036]圖5為本發(fā)明實(shí)施例2兩個(gè)樣品在近紅外光照下的1-V曲線；
[0037]圖6為本發(fā)明實(shí)施例2兩個(gè)樣品在近紅外光照下的時(shí)間響應(yīng)圖；
[0038]【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】:1η型GaAs基底電極；2η型GaAs基底；3鈍化層；4絕緣層；5石墨烯電極；6石墨稀。
【具體實(shí)施方式】
[0039]下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明一種自驅(qū)動(dòng)高速肖特基結(jié)近紅外光電探測(cè)器及其制備方法，非限定實(shí)施例如下。
[0040]實(shí)施例1
[0041]如圖1所示，本實(shí)施例中自驅(qū)動(dòng)高速肖特基結(jié)近紅外光電探測(cè)器的器件結(jié)構(gòu)為:以η型GaAs基底2作為近紅外探測(cè)器的基區(qū)，在η型GaAs基底2的背面(非拋光面)蒸鍍有η型GaAs基底電極I ;在η型GaAs基底2的正面(拋光面)蒸鍍有鈍化層3，鈍化層3的邊界不超出η型GaAs基底2的邊界；在鈍化層3表面蒸鍍有絕緣層4，為保證石墨烯與鈍化層的接觸效果，絕緣層4的面積為鈍化層3面積的1/2到2/3，絕緣層4的邊界不超出鈍化層3的邊界；在絕緣層4上蒸鍍有石墨烯電極5，石墨烯電極5的邊界不超出絕緣層4的邊界；在石墨烯電極5上轉(zhuǎn)移有石墨烯6，石墨烯6 —部分與石墨烯電極5接觸，剩余部分與鈍化層3上未覆蓋絕緣層4的部分接觸，石墨烯6的邊界不超出所述鈍化層3的邊界并在U型結(jié)構(gòu)上方露出一部分石墨烯電極方便引線測(cè)試，石墨烯6與石墨烯電極5為歐姆接觸。
[0042]在本實(shí)施例中絕緣層4采用厚度為300nm的氮化硅，石墨烯電極5采用厚度為50nm的Ag。η型GaAs基底電極I采用厚度為200nm的金屬銦。η型GaAs基底2采用的厚度為350 μ m、電阻率為1.91?1.33 ΧΙΟ—3 Ω.cm的η型GaAs單晶基片。石墨烯6采用
雙層石墨烯。
[0043]為對(duì)比鈍化層厚度對(duì)器件性能的影響，本實(shí)施例采用三種厚度的鋁層作為鈍化層，分別為0nm(即沒(méi)有鈍化層)、2.5nm和4.5nm，所對(duì)應(yīng)的樣品分別命名為樣品1、樣品2及樣品3。
[0044]本實(shí)施例自驅(qū)動(dòng)高速肖特基結(jié)近紅外光電探測(cè)器的制備方法如下:
[0045]a、將3片(樣品1、樣品2和樣品3)尺寸為0.6cmX0.6cm、厚度為350 μ m、電阻率為1.91?1.33Χ10_3Ω.cm的η型GaAs單晶基片依次用丙酮超聲10分鐘、酒精超聲10分鐘、去離子沖洗5次后，放入IOOml濃度為20被％的(NH4)2S水溶液和IOOml異丙醇組成的混合溶液中處理30分鐘，進(jìn)行GaAs的表面處理，然后用氮?dú)鈽尨蹈?，形成η型GaAs基底2。
[0046]b、利用電子束鍍膜工藝，以純度為99.99%的鋁為靶材，在電子束8KV高壓和真空度高于5X 10_3Pa的條件下，以不超過(guò)0.lA/s的蒸鍍速率，在樣品2和樣品3的η型GaAs基底2表面分別鍍上2.5nm和4.5nm的鋁，形成鈍化層3。作為對(duì)比，樣品I不蒸鍍鋁。
[0047]C、用高溫膠帶分別遮擋住三個(gè)樣品的鈍化層面積的1/2，剩余的部分為U型形狀，利用磁控濺射鍍膜工藝，以純度為99.99%的氮化硅靶為材料，真空度高于3X 10_3Pa的條件下，在鈍化層3上未被膠帶覆蓋的部分鍍300nm的氮化硅作為絕緣層4。
[0048]d、利用電子束鍍膜工藝，以純度為99.99%的銀為靶材，在電子束真空度為高于5X 10_3Pa、高壓8KV和速率為0.2A/S的條件下在三個(gè)樣品上蒸鍍與絕緣層4的面積相同的、厚度為50nm的Ag電極，分別作為三個(gè)樣品的石墨烯電極5，石墨烯電極的形狀與絕緣層形狀相同，皆為U型結(jié)構(gòu)。
[0049]e、利用熱蒸發(fā)鍍膜工藝，以純度為99.99%的銦為靶材，在真空度高于4X KT3Pa的條件下，用35w的功率在三個(gè)樣品的η型GaAs基底2的背面蒸200nm的In，作為η型GaAs基底電極I。
[0050]f、撕去高溫膠帶，利用濕法轉(zhuǎn)移分別在三個(gè)樣品的石墨烯電極5上轉(zhuǎn)移面積相同的雙層石墨烯，雙層石墨烯的一部分搭在石墨烯電極6上，剩余部分搭在未覆蓋絕緣層4的鈍化層3上，即得自驅(qū)動(dòng)高速肖特基結(jié)近紅外光電探測(cè)器。
[0051]雙層石墨烯是通過(guò)化學(xué)氣相沉積法在雙溫區(qū)管式爐中合成的，具體步驟如下:
[0052]先將兩片7cmX7cm、厚30微米的銅箔放入雙溫區(qū)管式爐中，兩片銅箔都放在熱電偶中心處，然后將銅箔從室溫加溫至處理銅箔所需要的溫度1005°C (需30min)，在此溫度下維持Ih時(shí)間，整個(gè)過(guò)程中通5sCCm氫氣作為保護(hù)氣體。Ih后，通入甲烷和氫氣，甲烷20sccm,氫氣40sccm,通氣15分鐘,氣壓穩(wěn)定在2torr左右。通氣完成后，揭開爐子，待爐子的溫度達(dá)到200攝氏度左右的時(shí)候，關(guān)閉氣體。當(dāng)雙溫區(qū)管式爐冷卻到室溫時(shí)取出銅箔，銅箔表面生長(zhǎng)有雙層石墨烯。
[0053]雙層石墨烯是通過(guò)濕法轉(zhuǎn)移的方法進(jìn)行轉(zhuǎn)移，具體步驟如下:
[0054]將表面生長(zhǎng)石墨烯的銅箔,裁成2cmX2cm大小,在3600rad/s的轉(zhuǎn)速下旋涂質(zhì)量濃度為6%的PMMA溶液，然后放入比例為1:1的過(guò)硫酸銨和水的混合刻蝕溶液中刻蝕，待銅完全被刻蝕后，得到帶有PMMA的石墨烯。帶有PMMA的石墨烯通過(guò)去離子水的多次清洗可以裁剪任意大小轉(zhuǎn)移到任意襯底上。
[0055]為了測(cè)試三個(gè)樣品的探測(cè)性能，在三個(gè)樣品的石墨烯電極5和η型GaAs基底電極I上分別用銀漿黏合上兩根銀線。將三個(gè)樣品的兩根銀線依次接到KEITHLEY4200 — SCS的兩根源線上進(jìn)行測(cè)試。在室溫和功率為3mW/cm2的850nm近紅外光的光照下測(cè)量三個(gè)樣品的的1-V特性曲線，測(cè)試結(jié)果如圖2所示。在零偏壓、室溫和功率為3mW/cm2的850nm近紅外光的的光照下，分別測(cè)量三個(gè)樣品的有無(wú)光的時(shí)間響應(yīng)曲線，測(cè)試結(jié)果如圖3所示。從圖2和圖3中可以看出:本實(shí)施例所獲得的近紅外光電探測(cè)器對(duì)850nm近紅外光非常敏感，暗電流噪聲很小，且具有很高的開關(guān)比；對(duì)比三個(gè)樣品，可知蒸鍍有鈍化層的樣品2和樣品3的開關(guān)比及短路電流明顯大于沒(méi)有蒸鍍鈍化層的樣品1，開關(guān)比大于105，且樣品2的性能要優(yōu)于樣品3的，經(jīng)計(jì)算知室溫、零偏壓下樣品2的響應(yīng)度為5mA/W，靈敏度高達(dá)2.88 X IO11CmHz172W-1O
[0056]對(duì)本實(shí)施例中樣品2在頻率為IKHz和IMHz的脈沖激光下，利用示波器接收電信號(hào)，測(cè)量光響應(yīng)曲線，測(cè)試結(jié)果如圖4所示。從圖4中可以看出:樣品2的響應(yīng)時(shí)間非?？欤ㄟ^(guò)截取上升沿和下降沿的10%到90%，可以看出上升和下降時(shí)間時(shí)間分別為320ns和380ns。
[0057]實(shí)施例2
[0058]本實(shí)施例采用與實(shí)施例1相同的制備方式，區(qū)別在于石墨烯采用單層石墨烯、所用的鈍化層的厚度厚度分別為Onm和6nm，所對(duì)應(yīng)的樣品分別命名為樣品4和樣品5。
[0059]單層石墨烯是通過(guò)化學(xué)氣相沉積法在雙溫區(qū)管式爐中合成的，具體步驟如下:
[0060]先將兩片7cmX7cm、厚25微米的銅箔放入雙溫區(qū)管式爐中，兩片銅箔都放在熱電偶中心處，通入一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的氫氣作為保護(hù)氣體，然后將銅箔從室溫加溫至處理銅箔所需要的溫度1005°C (需30min)，在此溫度下維持Ih時(shí)間。Ih后，通入甲烷和氫氣，甲烷5sccm,氫氣IOOsccm,通氣6分鐘,氣壓穩(wěn)定在2torr左右。通氣完成后,揭開爐子,待爐子的溫度達(dá)到200攝氏度左右的時(shí)候，關(guān)閉氣體。當(dāng)雙溫區(qū)管式爐冷卻到室溫時(shí)取出銅箔，銅猜表面生長(zhǎng)有單層石墨稀。
[0061]單層石墨烯的轉(zhuǎn)移方法與實(shí)施例1中雙層石墨烯的轉(zhuǎn)移方法相同。引線測(cè)試方法也如同實(shí)施例1。圖5與圖6分別為在室溫和功率為3mW/cm2的850nm近紅外的光照下測(cè)量?jī)蓚€(gè)樣品的的1-V特性曲線和有無(wú)光的時(shí)間響應(yīng)曲線。從圖5和圖6中可以看出，可知蒸鍍有鈍化層的樣品5的開關(guān)比及短路電流明顯大于沒(méi)有蒸鍍鈍化層的樣品4。
[0062]實(shí)施例3
[0063]本實(shí)施例采用與實(shí)施例1中樣品2相同的制備方式，區(qū)別在于:n型GaAs基底電極I采用厚度為200nm的Ag/Sn合金電極,石墨烯電極5采用厚度為50nm的Au。 [0064] 經(jīng)測(cè)試，更換電極對(duì)器件的性能基本沒(méi)有影響，與樣品2所測(cè)得的數(shù)據(jù)基本一致。
【權(quán)利要求】
1.一種自驅(qū)動(dòng)高速肖特基結(jié)近紅外光電探測(cè)器，其特征在于:以η型GaAs基底(2)作為所述近紅外探測(cè)器的基區(qū)，在所述η型GaAs基底(2)的背面蒸鍍有η型GaAs基底電極(I);在所述η型GaAs基底(2)的正面蒸鍍有鈍化層(3);在所述鈍化層(3)表面蒸鍍有絕緣層(4)，所述絕緣層(4)的面積為所述鈍化層(3)面積的1/2到2/3 ;在所述絕緣層(4)上蒸鍍有石墨烯電極(5)，所述石墨烯電極(5)的邊界不超出所述絕緣層(4)的邊界；在所述石墨烯電極(5)上轉(zhuǎn)移有石墨烯(6)，所述石墨烯(6) —部分與石墨烯電極(5)接觸，剩余部分與所述鈍化層(3)上未覆蓋絕緣層(4)的部分接觸，所述石墨烯(6)的邊界不超出所述鈍化層(3)的邊界，所述石墨烯(6)與石墨烯電極(5)為歐姆接觸。
2.根據(jù)權(quán)利I所述的自驅(qū)動(dòng)高速肖特基結(jié)近紅外光電探測(cè)器，其特征在于:所述鈍化層⑶以鋁為材料，所述鈍化層的厚度為2nm-6nm。
3.根據(jù)權(quán)利I或2所述的自驅(qū)動(dòng)高速肖特基結(jié)近紅外光電探測(cè)器，其特征在于:所述絕緣層(4)與所述石墨烯電極(5)為U型結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利I或2所述的自驅(qū)動(dòng)高速肖特基結(jié)近紅外光電探測(cè)器，其特征在于:所述絕緣層(4)以氧化鋁、氮化硅或者氧化鉿為材料，所述絕緣層(4)的厚度為30-500nm。
5.根據(jù)權(quán)利I或2所述的自驅(qū)動(dòng)高速肖特基結(jié)近紅外光電探測(cè)器，其特征在于:所述石墨烯電極(5)為Ag電極、Au電極或In電極,所述石墨烯電極(5)的厚度為50_100nm。
6.根據(jù)權(quán)利I或2所述的自驅(qū)動(dòng)高速肖特基結(jié)近紅外光電探測(cè)器，其特征在于:所述η型GaAs基底電極(I)為厚度為100-300nm的Ag電極、In電極或Ag/Sn合金電極。
7.根據(jù)權(quán)利I或2所述的自驅(qū)動(dòng)高速肖特基結(jié)近紅外光電探測(cè)器，其特征在于:所述石墨烯(6)為單層或多層。
8.根據(jù)權(quán)利I或2所述的自驅(qū)動(dòng)高速肖特基結(jié)近紅外光電探測(cè)器，其特征在于:所述η型GaAs基底⑵采用厚度為350 μ m、電阻率為1.91~1.33 ΧΙΟ3 Ω.cm的η型GaAs單晶基片。
9.一種權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述自驅(qū)動(dòng)高速肖特基結(jié)近紅外光電探測(cè)器的制備方法，其特征在于按如下步驟進(jìn)行: a、將η型GaAs單晶基片依次用丙酮超聲10分鐘、酒精超聲10分鐘、去離子沖洗3_5次后，放入由100mL濃度為20wt%的(NH4)2S水溶液和100mL異丙醇組成的混合溶液中浸泡30-60分鐘，用氮?dú)鈽尨蹈桑@得η型GaAs基底(2); b、利用電子束鍍膜工藝在η型GaAs基底(2)的正面蒸鍍鈍化層(3)； C、利用磁控濺射鍍膜工藝在鈍化層(3)表面蒸鍍絕緣層(4)； d、利用電子束鍍膜工藝在所述絕緣層(4)表面蒸鍍石墨烯電極(5)，所述的石墨烯電極(5)的邊界不超出所述絕緣層(4)的邊界； e、利用電子束鍍膜或熱蒸發(fā)鍍膜在η型GaAs基底(2)的背面蒸鍍?chǔ)切虶aAs基底電極(I); f、利用濕法轉(zhuǎn)移或干法轉(zhuǎn)移在石墨烯電極(5)上轉(zhuǎn)移石墨烯(6)，使石墨烯一部分搭在石墨烯電極(5)上，剩余部分搭在鈍化層(3)上，即得自驅(qū)動(dòng)高速肖特基結(jié)近紅外光電探測(cè)器。
【文檔編號(hào)】H01L31/108GK103956402SQ201410204609
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月14日
【發(fā)明者】羅林保, 胡瀚, 于永強(qiáng), 王元, 謝超, 王先賀 申請(qǐng)人:合肥工業(yè)大學(xué)